生物分離工程(三)(孫彥)

學時安排本課程合計48個學時課堂授課40學時答疑2-4學時（非課堂）自學4學時課堂測驗2學時期末復習2學時*答疑：化工基礎實驗中心302室本文檔共27頁；當前第1頁；編輯于星期二\3點9分學時安排本文檔共27頁；當前第2頁；編輯于星期二\3點9分參考書目教材：《生物分離工程》孫彥編著，化學工業(yè)出版社，2005年主要參考書目《生物工程下游技術》劉國詮主編，1993年《BioseparationProcessScience》AntonioA.García等本文檔共27頁；當前第3頁；編輯于星期二\3點9分第一章緒論本文檔共27頁；當前第4頁；編輯于星期二\3點9分授課內(nèi)容生物下游加工技術簡介生物下游加工過程的特點分離機理和分離操作生物物質(zhì)分離效率的評價本文檔共27頁；當前第5頁；編輯于星期二\3點9分學習目的和要求

總體要求：對本課程具有比較初步的認識；掌握：生物下游加工技術的特點；生物分離過程的單元操作原理；了解：生物分離技術的研究內(nèi)容和發(fā)展情況；生物物質(zhì)的種類和特性；下游加工過程的一般流程；應用：運用生物分離技術的評價方法分析實際問題；本文檔共27頁；當前第6頁；編輯于星期二\3點9分何謂工程（學）？

Theapplicationofscientificandmathematicalprinciplestopracticalendssuchasthedesign,manufacture,andoperationofefficientandeconomicalstructures,machines,processes,andsystems.

將科學及數(shù)學原理運用于實際用途的應用手段，如設計、制造并操縱高效、經(jīng)濟的結構、機器、過程及系統(tǒng)-《美國傳統(tǒng)詞典》本文檔共27頁；當前第7頁；編輯于星期二\3點9分早期的生物工程的萌芽美國和英國合作對青霉素進行生產(chǎn)研究（1941年），出現(xiàn)表面培養(yǎng)：1升扁瓶或錐形瓶，內(nèi)裝200mL麥麩培養(yǎng)基───40u/mlAlexanderFleming（1928）本文檔共27頁；當前第8頁；編輯于星期二\3點9分生物工程的萌芽1943年沉浸培養(yǎng)：5m3───200u/ml當今：100m3─200m3───5-7萬u/ml本文檔共27頁；當前第9頁；編輯于星期二\3點9分生物分離工程的萌芽GoldenTime概念的提出血液制品的生產(chǎn)本文檔共27頁；當前第10頁；編輯于星期二\3點9分1953年，DNA雙螺旋結構的發(fā)現(xiàn)1972年，美國斯坦福大學構建了第一個重組DNA分子1996年，克隆羊“多利”誕生在英國的羅斯林研究所1990-2006，人類基因組計劃現(xiàn)在，生物信息、生物芯片、胚胎干細胞等生命科學的發(fā)展帶動生物工程的進步本文檔共27頁；當前第11頁；編輯于星期二\3點9分現(xiàn)代生物技術的興起兩項技術第一個含有外源基因的重組質(zhì)粒在細菌內(nèi)增殖成功（1973年）細胞融合技術（1975年）直接結果：上述兩項技術的直接此前天然存在于生物體內(nèi)極微量的生物物質(zhì)得以通過大量生物培養(yǎng)方式進行商業(yè)的生產(chǎn)，出現(xiàn)了現(xiàn)代生物加工過程。

本文檔共27頁；當前第12頁；編輯于星期二\3點9分生物加工過程內(nèi)容優(yōu)育生物物種的選育；生物反應生產(chǎn)粗原料；目標產(chǎn)物的分離純化過程；

《基因工程》《遺傳與育種》《生物反應工程》生物分離工程本文檔共27頁；當前第13頁；編輯于星期二\3點9分結構基因組的研究內(nèi)容Bottleneck本文檔共27頁；當前第14頁；編輯于星期二\3點9分結構基因組研究的制約因素在蛋白質(zhì)克隆和表達系統(tǒng)被不斷優(yōu)化的同時，分離純化過程蛋白質(zhì)的錯誤折疊及產(chǎn)物的不溶及聚合已成為結構基因組計劃發(fā)展的制約因素。本文檔共27頁；當前第15頁；編輯于星期二\3點9分生物分離技術與化工分離技術的區(qū)別

化工分離技術：獲得純的化學物質(zhì)生物分離技術：在得到純的生物物質(zhì)同時，還必須關注特定雜質(zhì)的去除；

與傳統(tǒng)的化學試劑的純度概念不同，生物產(chǎn)物對有害物質(zhì)有嚴格的控制，生產(chǎn)過程也要求有嚴格的管理，在最終產(chǎn)品中往往不允許有極微量的有害雜質(zhì)存在。本文檔共27頁；當前第16頁；編輯于星期二\3點9分生物分離技術的重要性

生物產(chǎn)物的特殊性；生物產(chǎn)物所處環(huán)境的復雜性；對生物產(chǎn)品要求的嚴格性；

最終結果：導致下游加工過程度成本往往占整個生物加工過程生產(chǎn)成本的大部分。本文檔共27頁；當前第17頁；編輯于星期二\3點9分下游加工技術的一般流程

生物下游加工過程是指目標產(chǎn)物的分離純化過程，包括產(chǎn)物提取(isolation)產(chǎn)物濃縮(concentration)產(chǎn)物純化(purification)成品化(polishing)注意：多步分離導致收率降低；本文檔共27頁；當前第18頁；編輯于星期二\3點9分分離技術的選擇依據(jù)產(chǎn)物所處的位置；產(chǎn)物性質(zhì)（分子大小、疏水性、電荷形式和溶解度等）；生物加工過程自身的規(guī)模和產(chǎn)品的商業(yè)價值；一種目標產(chǎn)物的分離手段往往不止一種，根據(jù)生產(chǎn)的規(guī)模和價值，選擇合適的分離技術

本文檔共27頁；當前第19頁；編輯于星期二\3點9分生物下游加工過程的特點

滿足維持生物物質(zhì)活性的要求滿足快速分離的要求滿足純度和雜質(zhì)去除的要求滿足高效分離的要求滿足成本優(yōu)化的要求本文檔共27頁；當前第20頁；編輯于星期二\3點9分生物分離本質(zhì)有效地識別混合物中不同溶質(zhì)間物理、化學和生物學性質(zhì)的差別，利用能夠識別這些差別的分離介質(zhì)和（或）擴大這些差別的分離設備實現(xiàn)溶質(zhì)間的分離或目標組分的純化。本文檔共27頁；當前第21頁；編輯于星期二\3點9分常用的分離技術及其機理物理性質(zhì)力學性質(zhì)重力、離心力、篩分

熱力學性質(zhì)狀態(tài)變化、相平衡

傳質(zhì)性質(zhì)粘度、擴散、熱擴散

電磁性質(zhì)電泳、電滲、磁化化學性質(zhì)化學熱力學化學平衡

反應動力學反應速率

光化學性質(zhì)激光激發(fā)、離子化生物學性質(zhì)分子識別生物親和作用、生物學識別

輸送性質(zhì)生物膜輸送

反應、響應、控制免疫系統(tǒng)本文檔共27頁；當前第22頁；編輯于星期二\3點9分分

離

過

程本文檔共27頁；當前第23頁；編輯于星期二\3點9分分離效果的評價分離因子收率純化因子選擇性本文檔共27頁；當前第2